Астрономы впервые увидели шлейф вулкана на спутнике Юпитера

Новые радиоизображения луны Юпитера наконец дали некоторые ответы на давние вопросы о ее атмосфере.\

Ио - самое вулканическое место в Солнечной системе. Более 400 действующих вулканов покрывают его поверхность, что является проявлением внутреннего напряжения Луны, поскольку ее гравитационно тянет в разные стороны не только Юпитер, но и три других галилеевых спутника планеты.

В тонкой атмосфере и поверхности Ио преобладает двуокись серы. Он извергается газом через вулканические трещины и жерла, а ночью оседает на земле, охлаждая, придавая луне болезненный желтый и оранжевый оттенки.

Но какая часть этого газа поступает непосредственно из вулканов по сравнению с тем, сколько поступает из замороженной поверхности двуокиси серы, повторно нагретой на солнце? Это было трудно определить количественно.

"Неизвестно, какой процесс движет динамикой в ​​атмосфере Ио", - сказал астроном Имке де Патер из Калифорнийского университета в Беркли. "Это вулканическая активность или газ, который сублимируется с ледяной поверхности, когда Ио находится на солнечном свете? Мы показываем, что вулканы действительно оказывают большое влияние на атмосферу".

У исследователей наконец-то есть некоторые ответы, и в то же время они смогли обнаружить на Луне шлейфы вулканического диоксида серы. Для спутника, в котором постоянно происходит утечка вулканического газа, атмосфера Ио на удивление тонкая; большая часть газа в нем ускользает в результате сложного взаимодействия с Юпитером и его магнитным полем со скоростью около 1 метрической тонны в секунду, способствуя образованию колоссального бублика плазмы, называемого плазменным тором Ио, который вращается вокруг Юпитера.

Оставшаяся атмосфера может многое рассказать о геологических процессах внутри луны, что, в свою очередь, может помочь нам понять некоторую динамику планет за пределами нашей Солнечной системы. Если мы точно знаем эффекты конкурирующих гравитационных влияний на Ио и почему эти влияния не оказывают такого же воздействия на другие тела, мы можем сделать более обоснованные выводы о том, как гравитационные влияния влияют на экзопланеты, находящиеся слишком далеко, чтобы хорошо видеть.

Итак, астрономы использовали Атакамскую большую миллиметровую / субмиллиметровую решетку (ALMA) в Чили, чтобы ближе изучить Ио в радиоволнах, когда он движется в тени Юпитера и выходит из нее - затмение Юпитера.

Первое, что они обнаружили, это то, что диоксид серы не остается в атмосфере Ио. Ночью температура опускается ниже точки замерзания диоксида серы.

Когда эта поверхность снова выходит на дневной свет, замороженный диоксид серы сублимируется обратно в атмосферу, пополняя ее примерно за 10 минут - намного быстрее, чем ожидалось.

Эта странная причуда оказалась идеальным инструментом для изучения влияния вулканической атмосферы.

"Когда Ио проходит в тени Юпитера и находится вне прямого солнечного света, он слишком холоден для сернистого газа, и он конденсируется на поверхности Ио", - пояснил астроном Статиа Луш-Кук из Колумбийского университета .

"В течение этого времени мы можем видеть только двуокись серы вулканического происхождения. Таким образом, мы можем точно увидеть, какая часть атмосферы подвергается воздействию вулканической активности"».

На изображениях ALMA команда впервые смогла четко идентифицировать следы выбросов диоксида серы и моноксида серы из вулканических источников. В вулканических регионах, где нет диоксида или монооксида серы, они увидели кое-что еще - хлорид калия, еще один вулканический газ.

Это говорит о том, что разные вулканы подключаются к разным резервуарам магмы, а не разделяют их. Это предполагает некоторую интересную сложность под поверхностью Ио. По их изображениям команда смогла вычислить вклад вулканов в атмосферу Ио. Около 30-50 процентов диоксида серы поступает непосредственно из вулканов. Очевидно, что будущая работа поможет сузить круг вопросов. Команда говорит, что следующим шагом в их исследованиях будет попытка измерить температуру атмосферы Ио, особенно на малых высотах. Это будет несколько сложнее, но не невозможно.

"Чтобы измерить температуру атмосферы Ио, нам нужно получить более высокое разрешение в наших наблюдениях, что требует, чтобы мы наблюдали за луной в течение более длительного периода времени. Мы можем делать это только тогда, когда Ио находится на солнечном свете, поскольку она не тратит много времени в затмении", - сказал де Патер. "Во время такого наблюдения Ио будет поворачиваться на десятки градусов. Нам потребуется применить программное обеспечение, которое поможет нам создавать немазанные изображения. Мы уже делали это ранее с помощью радиоизображений Юпитера, сделанных с помощью ALMA и очень большого массива".